一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法技术

本发明专利技术公开了一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法：步骤1：将锆合金板材在液氮温度下保温后进行轧制，采用A、B中的任意一种：A、轧制面法向选择原板材轧向，轧制方向沿原板材法向或横向；B、轧制面法向选择原板材横向，轧制方向沿原板材法向或轧向；轧制总压下量为10％～40％，轧制道次压下量为5％～10％；步骤2：对轧制变形后的锆合金进行真空退火，真空退火的温度为550℃～600℃、退火时间为25～35min；或者先将轧制变形后的锆合金样品以10℃/s速率随炉升温至400℃，随后在退火。本发明专利技术工艺流程简单，仅需在现有锆合金板材加工工艺上作少量改动便可获得基面织构弱化后的再结晶组织锆合金板材。的再结晶组织锆合金板材。的再结晶组织锆合金板材。

【技术实现步骤摘要】
一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法


[0001]本专利技术涉及金属加工
，具体涉及一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法。

技术介绍

[0002]锆合金薄板由于其优异的力学性能、低的中子吸收截面和优良的抗腐蚀性能而被广泛应用于核反应堆中作为定位格架的制备材料。
[0003]织构也称晶粒的择优取向,是指多晶体中各个晶粒的取向趋于一致。作为燃料包壳的锆合金的织构不仅影响锆合金中氢化物的取向和众多的力学性能参数，如机械强度、蠕变、塑性、疲劳等，而且还与辐照生长、应力腐蚀开裂、水侧腐蚀性能有关。锆合金的织构研究与控制在锆合金的开发利用中十分重要。
[0004]国内生产的锆合金板材的力学性能和抗腐蚀性能均能满足核反应堆应用要求。但是其在冲制制备定位格架的过程中，常出现冲制开裂的问题，该问题会引起锆合金薄板冲压条带力学性能和表面质量的急剧下降，直接影响定位格架的服役性能，并限制了国产锆合金定位格架的工业化生产。锆合金薄板成形性能的提升是解决其冲制开裂问题的主要手段，而锆合金合金元素含量或织构的改变是显著改善其成形性能的重要途径。但在抗腐蚀性能等的要求下，合金元素含量不能有重大改变，因此，锆合金薄板织构的调整能在不显著改变其他性能的同时改善其成形性能。
[0005]目前，工业生产中常通过β
‑
α相变及在α相区控制轧制变形和退火处理工艺参数等方式来调整锆合金薄板的织构。但是由于密排六方结构中滑移系少，锆合金薄板在加工过程中形成的稳定的基面织构很难被调整。这种局面制约了国产锆合金薄板的发展，因此必须抓紧开发出一种锆合金薄板的织构调整技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法，以克服上述现有技术中不能大幅度调整锆合金基面织构的不足，有望改善锆合金薄板的成形性能，提升国产锆合金薄板的加工制备能力。
[0007]本专利技术为了实现其目的，采用的技术方案是：
[0008]一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1：将锆合金板材在液氮温度下保温后进行轧制，采用下述A、B两种方式中的任意一种：
[0010]A、轧制面法向(ND)选择原板材轧向(RD)，轧制方向沿原板材法向(ND)或横向(TD)；
[0011]B、轧制面法向(ND)选择原板材横向(TD)，轧制方向沿原板材法向(ND)或轧向(RD)；
[0012]轧制总压下量为10％～40％，轧制道次压下量为5％～10％，每道次轧制完成后轧
制样品都放入液氮中浸泡保温后再进行下一次轧制；
[0013]步骤2：对轧制变形后的锆合金进行真空退火：
[0014]真空退火的温度为550℃～600℃、退火时间为25～35min；或者，
[0015]先将轧制变形后的锆合金样品以10℃/s速率随炉升温至400℃进行预回复处理，随后在550℃～600℃退火25～35min。
[0016]优选地，步骤1中所述轧制总压下量为15％～20％。
[0017]优选地，锆合金板材在液氮中保温的时间为20～30min。
[0018]进一步优选地，锆合金板材在液氮中保温的时间为20min。
[0019]优选地，步骤2中退火的温度为600℃，退火30min。
[0020]优选地，轧辊直径为170mm，轧制速度为0.2m/s，单道次压下量为5％，总共轧制3道次，总压下量为15％。
[0021]优选地，锆合金板材的轧制方向(RD)与原板材轧制方向(RD)相同，轧制面法向(ND)为原板材横向(TD)。
[0022]优选地，锆合金板材的轧制方向(RD)为原板材横向(TD)，其轧制面法向(ND)为原板材轧制方向(RD)。
[0023]优选地，所述锆合金板材为Zr702板材。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]1、以锆合金板材横向或轧向为压下方向进行低温轧制变形，获得包含丰富拉伸孪晶结构的锆合金板材，且锆合金的基面织构被显著弱化；对预置拉伸孪晶锆合金进行550～600℃真空退火，通过孪晶结构处的再结晶行为保留孪晶取向，最终调整锆合金板材织构。
[0026]2、本专利技术中的低温预设方向轧制变形，能在小变形量条件下大幅度调整锆合金的形变织构，减少了塑性加工工序及形变量。
[0027]3、本专利技术工艺流程简单，仅需在现有锆合金板材加工工艺上作少量改动，便可获得基面织构弱化后的再结晶组织锆合金板材。
附图说明
[0028]图1是本专利技术方法的流程图。
[0029]图2是Zr702板材的原始织构图。
[0030]图3是原板材上不同轧制样品的切取方向示意图。
[0031]图4是
①
号样品轧制变形后微观组织图。
[0032]图5是
①
号样品轧制变形后的织构图。
[0033]图6是
①
号轧制变形样品退火处理后的微观组织图。
[0034]图7是
①
号轧制变形样品退火处理后的织构图。
[0035]图8是
②
号样品轧制变形后微观组织图。
[0036]图9是
②
号样品轧制变形后的织构图。
[0037]图10是
②
号轧制变形样品退火处理后的微观组织图。
[0038]图11是
②
号轧制变形样品退火处理后的织构图。
[0039]图12是
③
号样品轧制变形后微观组织图。
[0040]图13是
③
号样品轧制变形后的织构图。
[0041]图14是
③
号轧制变形样品退火处理后的微观组织图。
[0042]图15是
③
号轧制变形样品退火处理后的织构图。
具体实施方式
[0043]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。
[0044]下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
[0045]图1为本专利技术方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0046]步骤1：将预设方向的锆合金板材在液氮温度下保温后进行轧制，得到轧制变形锆合金板材。在该步骤中，锆合金在液氮中保温的时间为20～30min，以便后续轧制变形过程中孪生变形系统能优先开启。轧制采用下述A、B两种方式中的任意一种：
[0047]A、轧制面法向(ND)选择原板材轧向(RD)，轧制方向沿原板材法向(ND)或横向(TD)；
[0048]B、轧制面法向(ND)选择原板材横向(TD)，轧制方向沿原板材法向(ND)或轧向(RD)；
[0049]轧制总压下量为10％～40％，轧制道次压下量为5％～10％，每道次轧制完成后轧制样品都放入液氮中浸泡20～30min保温后再进行下一次轧制；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于孪晶诱发再结晶的锆合金板材织构调整方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将锆合金板材在液氮温度下保温后进行轧制，采用下述A、B两种方式中的任意一种：A、轧制面法向ND选择原板材轧向RD，轧制方向沿原板材法向ND或横向TD；B、轧制面法向ND选择原板材横向TD，轧制方向沿原板材法向ND或轧向RD；轧制总压下量为10％～40％，轧制道次压下量为5％～10％，每道次轧制完成后轧制样品都放入液氮中浸泡保温后再进行下一次轧制；步骤2：对轧制变形后的锆合金进行真空退火：真空退火的温度为550℃～600℃、退火时间为25～35min；或者，先将轧制变形后的锆合金样品以10℃/s速率随炉升温至400℃进行预回复处理，随后在550℃～600℃退火25～35min。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中所述轧制总压下量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱日盛，曾庆辉，刘庆，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：